MEMS工藝仿真中的快速推進(jìn)算法研究.pdf

1、在MEMS器件制造技術(shù)研究過程中，采用傳統(tǒng)的反復(fù)試驗(yàn)方法來確定特定器件尺寸和結(jié)構(gòu)的最佳工藝條件有諸多缺點(diǎn)，主要的問題是成本高和不利于對(duì)工藝過程的理解。利用計(jì)算機(jī)對(duì)包括光刻在內(nèi)的工藝過程進(jìn)行模擬，實(shí)現(xiàn)MEMS器件的虛擬制造，能夠利用軟件優(yōu)化制造工藝和器件結(jié)構(gòu)，這樣可以縮短設(shè)計(jì)周期，降低設(shè)計(jì)成本，很好地彌補(bǔ)反復(fù)試驗(yàn)方法的不足，從而更好的改善MEMS產(chǎn)品的性能。
　　工藝模擬中應(yīng)用的主要算法有線算法(Stringalgorithm)、射

2、線追蹤法(Ray-tracingalgorithm)、元胞自動(dòng)機(jī)算法(Cellularautomataalgorithm)和水平集算法(Level-setalgorithm)，而對(duì)于速度方向保號(hào)的情況，又可以利用水平集算法衍生出的快速推進(jìn)算法(FastMarchingMethod)。與其它方法相比，快速推進(jìn)算法是一種更加快速準(zhǔn)確的數(shù)值技術(shù)，它可以解決諸多表面變化的問題，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于圖像處理領(lǐng)域。
　　一般而言，光刻工藝的模擬分

3、為四個(gè)部分:1）光強(qiáng)計(jì)算;2）曝光模擬;3）后烘模擬;4)顯影速率計(jì)算及光刻膠刻蝕模擬。在第四步光刻膠刻蝕的模擬中，因?yàn)樾枰拇罅康臅r(shí)間進(jìn)行網(wǎng)格點(diǎn)的計(jì)算，所以在厚度較大的厚膠中，如SU-8膠，算法的效率就顯得尤為重要。因此，如果將快速推進(jìn)算法引入到厚膠光刻的模擬中，可以大大加快模擬的速度和精度，具有實(shí)際意義。
　　本論文首先介紹了水平集算法和快速推進(jìn)算法的相關(guān)理論，利用C++語言編程實(shí)現(xiàn)了二維和三維的快速推進(jìn)算法。同時(shí)，從降低快

4、速推進(jìn)算法的空間復(fù)雜度出發(fā)，提出了多種對(duì)原始快速推進(jìn)算法的改進(jìn)方法:1、矩陣壓縮法，在滿足精度要求的前提下，通過使用科學(xué)計(jì)數(shù)法將三個(gè)存儲(chǔ)數(shù)組壓縮為兩個(gè)數(shù)組，節(jié)省空間28％;2、八叉樹法，通過引入八叉樹細(xì)分窄帶，取得了一定的效果;3、哈?？焖偻七M(jìn)法，通過引入哈希表和復(fù)用速度數(shù)組改進(jìn)了原算法，在不降低計(jì)算速度的前提下節(jié)省空間約60％。最后，將哈?？焖偻七M(jìn)法運(yùn)用到SU-8厚膠的光刻模擬中，模擬結(jié)果表明該算法可以有效地提高運(yùn)算速度，并保證所需的